Type optoélectronique p- polymère conjugué par le donneur et une couche de dérivé de fullerène fullerènes ou mélangés récepteur actif de type n- semi-conducteur organique interposée entre l'électrode conductrice transparente et une électrode métallique composée, ayant une solution de traitement, et un dispositifs de poids léger flexibles et translucides et d'autres avantages peuvent être préparés, ces dernières années un champ de recherche à chaud de l'énergie mondiale. dispositif optoélectronique applications commerciales ont besoin pour atteindre un rendement élevé, une grande stabilité, et à faible coût elle dépend principalement du développement de matériaux photovoltaïques.
Depuis 1995, Alan J. Heeger et de mettre en avant le concept de hétérojonction en vrac, matériaux solaires photovoltaïques polymères et dispositifs afin d'obtenir un développement durable. Dans les premiers stades de l'étude, la faible efficacité du dispositif, l'objectif principal de la recherche est d'améliorer dérivé efficacité de matériau photovoltaïque de polymère accepteur de fullerène grâce à la conception et la synthèse d'un système à bande étroite, une large absorption et ayant un niveau de HOMO inférieure du matériau photovoltaïque de donneur, et un niveau d'énergie de LUMO plus élevé de l'appareil pour augmenter le courant de court-circuit tension en circuit ouvert et le rendement de conversion d'énergie. Ces dernières années, avec la largeur de bande étroite de non-fullerène n- de type matériaux accepteurs de semi-conducteur organique, et un polymère absorbant photovoltaïque à large intervalle de bande qui lui est complémentaire au développement du corps de matériau photovoltaïque, d'une cellule solaire polymère améliorer l'efficacité de conversion d'énergie pour les petites récentes dans la région de laboratoire rapide et efficace de l'appareil a dépassé de 12 à 13 pour cent à des obstacles pratiques au développement. par conséquent, l'amélioration de la stabilité et la réduction des coûts est devenue une réalisation pratique de cellules solaires polymères clé. Cependant, les matériaux actuels photovoltaïques à haut rendement ont été signalés la structure essentiellement complexe, la synthèse est difficile, très difficile de répondre aux besoins des applications commerciales. faible développement matériau photovoltaïque rentable sera un grand défi polymère cellules solaires pour des applications commerciales.
Avec le soutien de la Fondation nationale des sciences naturelles de la Chine et de l'Académie chinoise des sciences sur le projet, l'Académie chinoise des sciences, Académie chinoise des sciences Institut de chimie, Laboratoire de chercheurs de l'Institut des solides organiques chercheur Lee Wing-Fang Research Group a récemment conçu et polymère synthétisé à un matériau efficace à faible coût PTQ10 (structure moléculaire représentée sur la figure a). PTQ10 DA est un copolymère d'une structure simple dans laquelle un cycle thiophène en tant qu'unité, quinoxaline comme unité d'accepteur. chaînes latérales alcoxy introduites dans la quinoléine, la quinoxaline polymérisation afin d'améliorer et d'améliorer la solubilité du matériau absorbant la lumière, présentant un niveau de HOMO substitué à un atome de fluor bis du polymère afin de réduire et d'améliorer la mobilité des trous. la molécule peut être un matériau de départ de la synthèse en deux étapes peu coûteux (fig. c) tout en réalisant près de 90% rendement total, de sorte que le coût du matériau est fortement réduite. plus important, l'utilisation de PTQ10 donneur optoélectronique structure relativement simple du type n- IDIC semi-conducteur organique (panneau a) est un récepteur produit (voir la structure de l'appareil la figure b) du rendement de conversion énergétique le plus élevé de 12,70%, tandis que l'efficacité de la structure inverse du dispositif a atteint 12,13% (tel que confirmé par l'Institut chinois de l'efficacité de métrologie 12%). Pendant ce temps, l'épaisseur de la couche active dans la plage de 100 nm à la gamme de 300 nm de l'efficacité du dispositif peut être plus de 10%, ce qui est très grande surface du dispositif préparé bénéfique. Le polymère et l'autre une grande efficacité de courant rapportées dans la littérature plus de 10% donneur PV Comparé au matériau, le PTQ10 présente un avantage exceptionnel en termes de productivité et d'efficacité quelle que soit l'étape de synthèse (Figure d, e).
Compte tenu du faible coût, rendement élevé, et n'est pas sensible à l'épaisseur, etc., PTQ10 très prometteur en tant que polymère à cellules solaires matière d'applications commerciales de ce travail dans le 21 Février « Nature - Communications » publié (Nat Commun. 2018, 9, 743).
(A) la structure moléculaire du donneur et de l'accepteur IDIC de PTQ10; (b) un schéma de configuration d'un dispositif de batterie, le schéma (c) PTQ10 de (d) et (e) une étape de synthèse du matériau donneur de cellule solaire polymère, et le rendement Tableau de comparaison de l'analyse de l'efficacité.
